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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von
mit Staub zusammenhängenden
Problemen beim Gesteinsbohren, bei welchem Verfahren Luft- und Flüssigkeitsnebel
in ein Bohrloch zugeführt
wird, um den Staub zu befeuchten, der von dem Bohrloch freikommt,
wobei die Luft und aus dem Bohrloch austretender befeuchteter Staub
zu einem Staubabscheider geleitet werden, um den Staub von der Luft
zu trennen, indem die Luft durch mindestens ein Filter geleitet
wird, wobei Staubteile, die sich in dem Staubabscheider sammeln,
in geeigneten Intervallen davon entfernt werden.
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Die
Erfindung betrifft weiter eine Anordnung zur Verringerung von mit
Staub zusammenhängenden
Problemen beim Gesteinsbohren, wobei die Anordnung umfasst: Einrichtungen,
um Spülluft
und -flüssigkeit
in ein Bohrloch zuzuführen,
Saugeinrichtungen, um Luft, die Gesteinsstaub enthält und aus dem
Bohrloch austritt, anzusaugen, einen Staubabscheider, um den Gesteinsstaub
von der Luft zu trennen, Einrichtungen, um den angesammelten Staub vom
Staubabscheider zu entfernen, und einen Flüssigkeitsbehälter, um
die Flüssigkeit,
die zum Befeuchten des Staubs zu verwenden ist, zu speichern.
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Gesteinsbohren
erzeugt Gesteinsstaub, der schädlich
ist und ein Arbeiten erschwert. Verschiedene Mittel werden deshalb
bei einem Versuch verwendet, um zu verhindern, dass Staub erzeugt
wird. Eine Lösung
besteht darin, Wasser als ein Spülmittel
beim Bohren zu verwenden, um den Staub zu binden und ihn aus dem
Loch zu entfernen. In einer Situation, wo Wasser aus irgendeinem
Grunde nicht verwendet werden kann, muss der Staub aus dem Bohrloch
mit Luft entfernt werden. Aus Gründen
von unter anderem einer Berufssicherheit werden in solchen Fällen Anstrengungen
unternommen, um den Staub zu sammeln, so dass am Bohrort kein Gesteinsstaub
in der Luft zurückgelassen
wird. Eine typische Lösung zur
Staubsammlung besteht darin, eine Saugdüse, die für die Öffnung des Bohrlochs gedacht
ist, um die Bohrstange anzuordnen, wobei ein Schlauch von der Düse zum Staubabscheider
bereitgestellt wird, wo der Gesteinsstaub von Luft getrennt wird,
die durch Filter geleitet wird. Gesteinsstaub, der sich in den Filtern
ansammelt, muss in geeigneten Intervallen daraus entfernt werden,
um zu verhindern, dass die Filter verstopft werden. Wenn kein Bohren
im Gange ist, wird ermöglicht,
dass der Gesteinsstaub von dem Staubabscheider auf den Boden fällt, indem
z.B. ein Druckluftimpuls angewandt wird. Typischerweise findet dies
z.B. statt, wenn das Bohren des Lochs beendet worden ist.
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Es
gibt auch Nachteile bei dieser Lösung, weil,
wenn ermöglicht
wird, dass der Staub vom Staubabscheider auf den Boden fällt, wiederum
Staub erzeugt wird. In einem Versuch, dies zu verhindern, wird zusammen
mit Luft irgendeine Art von staubbindender Flüssigkeit in das Bohrloch zugeführt, um
den Staub zu befeuchten und Material zu erzeugen, das Staubteilchen
enthält,
die aneinander kleben und deshalb weniger Staub hervorrufen. Eine
solche Anordnung ist im US-Patent-Schriftstück 4 316 514 offenbart. Jedoch
ist dies in der Praxis nicht ausreichend. Im Prinzip würde es möglich sein,
die Menge an Befeuchtungsflüssigkeit,
die zugeführt
wird, zu erhöhen,
aber dies könnte
die Staubsammelausrüstung
verstopfen. Außerdem
müsste
in einer Situation, wo keine externe Wasserversorgung verfügbar ist, die
Ausrüstung
mit einem großen
Wassertank versehen werden, oder Wasser oder irgendeine andere Flüssigkeit
würde dauernd
zu dem Ort gebracht werden müssen,
um zu ermöglichen,
dass diese Anordnung ausgeführt
wird.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Anordnung bereitzustellen, die ermöglichen, dass Staub in einem
festeren Zustand gebunden wird, was wiederum ermöglicht, dass eine Staubbildung
in Verbindung mit Gesteinsbohren besser als zuvor verringert wird,
ohne dass große
Mengen an Flüssigkeit
oder großvolumige
Tanks zur Handhabung der Flüssigkeit
benötigt
werden. Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass,
wenn Staub zu entfernen ist, Flüssigkeit
in einer nebelartigen Form oder als kleine Tröpfchen im Wesentlichen nur
in Verbindung mit der Staubentfernung zum unteren Teil des Staubabscheiders
unter den Filtern zugeführt
wird, so dass der Staubteil, der aus dem unteren Ende des Staubabscheiders
herausfällt,
ausreichend feucht ist. Die Anordnung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Anordnung Einrichtungen zur Zufuhr von
Flüssigkeit
in den unteren Teil des Staubabscheiders umfasst, um den Staub zu
befeuchten, der sich im Staubabscheider angesammelt hat, wenn der
Staub aus dem Staubabscheider entfernt wird.
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Eine
wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass während des
Entleerens des Staubabscheiders Flüssigkeit in seinen unteren
Teil in der Form von Nebel oder außerordentlich kleinen Tröpfchen zugeführt wird,
so dass der vom Staubabscheider auf den Boden fallende Staub feucht
wird und dadurch der aus dem Staubabscheider austretende Staub nicht
trocken ist und sich nicht in der Umgebung ausbreitet. Eine wesentliche
Idee einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, dass die in den unteren Teil des Staubabscheiders während des
Entleerens zugeführte
Flüssigkeit
Wasser und ein biologisch schnell abbaubares Material enthält, das
auf eine klebstoffartige Weise wirkt und/oder die Oberflächenspannung
von Wasser verringert, wie z.B. ein Material auf Lignin-Basis, Tallöl usw..
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Zufuhr einer staub bindenden
Flüssigkeit
oder irgendeiner anderen Lösung
in den Staubabscheider nur zu dem Zeitpunkt, wenn der Abscheider
zu entleeren ist, eine Staubbildung genau bei der Entleerungphase
verhindert werden kann und deshalb eine verhältnismäßig kleine Menge an Flüssigkeit
zum Binden des Staubs erforderlich ist. Als Folge kann ein Gerät, das aus
praktischen Gründen
einen ziemlich kleinen Behälter
erfordert, seine Bohrfunktion selbst für eine ziemlich lange Zeit
durchführen,
ohne dass mit Staub in Beziehung stehende Probleme hervorgerufen
werden. Die Tatsache, dass der Staub schon teilweise mit der zusammen
mit der Spülluft
zugeführten
Flüssigkeit
befeuchtet worden ist, verringert weiter die Menge an Flüssigkeit,
die im Staubabscheider benötigt
wird.
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Die
Erfindung wird in größerer Einzelheit
in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Gesteinsbohrausrüstung, die zur Ausführung der
Erfindung verwendet werden kann, und
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2 ist
eine schematische Darstellung einer staubbindenden Ausrüstung, die
zur Ausführung der
Erfindung verwendet werden kann.
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1 veranschaulicht
eine Gesteinsbohrausrüstung,
die eine Basis 1 und einen Ausleger 2 umfasst,
der daran angebracht ist, die beide an sich bekannt sind. Das Ende
des Auslegers 2 ist mit einem Vorschubträger 3 und
der zugeordneten Gesteinsbohrmaschine versehen. Die Gesteinsbohrausrüstung umfasst
typischerweise auch einen Kompressor, nicht dargestellt, um einem
Bohrloch Druckluft durch eine Bohrstange zuzuführen, wodurch die Luft, die
durch einen ringförmigen
Raum austritt, der zwischen der Bohrstange und dem gebohrten Loch bleibt,
auch Bohrreste, d.h. Gesteinsstaub und Material, das gröber als
Staub ist, mit sich bringt. Die Ausrüstung und ihr Betrieb sind
im Stand der Technik allgemein bekannt und für einen Fachmann ersichtlich, deshalb
brauchen sie in diesem Zusammenhang nicht in größerer Einzelheit erklärt zu werden.
Das vordere Ende des Vorschubträgers
ist mit einer Saugdüse 4 versehen,
die um die Bohrstange auf eine solche Weise angeordnet ist, dass
sie während des
Bohrens eng gegen den Boden um das zu bohrenden Lochs gepresst werden
kann. Ein Saugschlauch 5 führt von der Saugdüse 4 zu
einem Vorsortierer 6, wo das grobe Material vom Staub getrennt
wird. Vom Vorsortierer 6 setzen der Staub und die Saugluft
ihren Weg weiter entlang einem Schlauch 7 zu einem Staubabscheider 8 fort,
der normalerweise am hinteren Teil der Gesteinsbohrausrüstung angeordnet
ist. Im Staubabscheider wird der Staub von der Saugluft getrennt,
und er sammelt sich im Staubabscheider 8 an. Der im Staubabscheider 8 angesammelte
Staub wird in geeigneten Intervallen daraus entfernt, indem der
angesammelte Staub auf dem Boden ausgetragen wird. Der Betrieb des
Staubabscheiders wird in grö ßerer Einzelheit
in Verbindung mit 2 beschrieben.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer Staubabtrennausrüstung, die
zur Ausführung
der Erfindung geeignet ist. Staubabtrennausrüstung und Staubabscheider dieses
Typs sind im Allgemeinen an sich bekannt, und deshalb brauchen sie
in diesem Zusammenhang nicht in größerer Einzelheit beschrieben
zu werden. Die Figur stellt einen Spülluftrohrstrang 9 dar,
der mit einem Spülventil 10 versehen
ist. Luft, die durch einen Kompressor 11 durch den Spülrohrstrang 9 zugeführt wird,
der durch das Spülventil 10 gesteuert
wird, wird durch die Bohrstange 12 in das Bohrloch 13 zugeführt, um
die Bohrreste, die während
des Bohrens gebildet werden, davon zu entfernen. Zum selben Zeitpunkt
wird in einem Flüssigkeitstank 14 enthaltene
Flüssigkeit
durch einen Rohrstrang 15, der durch ein Ventil 16 gesteuert wird,
in die Spülluft
zugeführt.
Die Menge der Flüssigkeit
wird durch einen separaten Regler 17 gesteuert, der ermöglicht,
dass die Flüssigkeit
vorzugsweise in einer nebelartigen Form in die Spülluft gemischt
wird. Die in der Spülluft
transportierte Flüssigkeit
befeuchtet den größten Teil
des Gesteinsstaubs, der erzeugt wird, und bindet ihn folglich. Die
aus dem Bohrloch austretende Spülluft
wird mit einem Sauggerät 8a durch
den Schlauch 5 in den Vorsortierer 6 und weiter durch
den Schlauch 7 in den Staubabscheider 8 gesaugt.
In dem in 1 dargestellten Vorsortierer,
der für
die Erfindung nicht notwendig ist, wird das gröbere Material von der Spülluft getrennt,
und das staubartige Material setzt seinen Weg mit der Luft weiter in
den Staubabscheider 8 fort. Im Staubabscheider 8 sammelt
sich der Staub in Filtern 8b zur selben Zeit an, während Luft
durch die Filter 8b und aus dem Abscheider strömt, ohne
dass im Wesentlichen bewirkt wird, dass sich Staub ausbreitet. Teile
von Staub werden dann in geeigneten Intervallen aus dem Staubabscheider 8 entfernt.
Um zu ermöglichen,
dass der Staub entfernt wird, ist der Staubabscheider 8 mit
einem Druckluftrohrstrang 9 durch ein Ventil 18 verbunden,
das am oberen Teil des Staubabscheiders 8 angeordnet ist.
Wenn ein Bohren unterbrochen wird und keine Saugluft in den Staubabscheider
gesaugt zu werden braucht, wird das Ventil 18 verwendet,
um einen Druckluftimpuls in den Staubabscheider 8 zuzuführen, was
zur Folge hat, dass der Staub vom Filter losgelöst wird und zum unteren Teil
des Staubabscheiders fällt.
Vor dem Druckluftimpuls und/oder während desselben wird ein Ventil 19 verwendet,
um Flüssigkeit
in einer nebelartigen Form oder in sehr kleinen Tröpfchen vom
Tank 14 durch einen Rohrstrang 20 zum unteren
Teil des Staubabscheiders 8 durch Düsen 21 oder dergleichen,
die daran angebracht sind, zuzuführen.
Die Flüssigkeit
kann unter Verwendung z.B. der Lösung,
die in der Figur dargestellt ist, zugeführt werden, wo Druckluft durch
einen Rohrstrang 22 zum oberen Teil des Flüs sigkeitstanks zugeführt wird,
so dass die Flüssigkeit
aus dem Tank 14 durch den Druckstoß, der durch die Druckluft
hervorgerufen wird, herausgedrückt
wird. Wenn notwendig, kann die Flüssigkeit sowohl vor dem Druckluftimpuls
als auch während
desselben, d.h. in Verbindung mit der Staubentfernung, im Wesentlichen
und unmittelbar vor der Staubentfernung und/oder für die ganze
Dauer der Staubentfernung, zugeführt
werden. Der Staub, der von den Filtern 8a herunterfällt, wird im
unteren Teil des Staubabscheiders durch die Flüssigkeit, die in denselben
zugeführt
wird, bis zu einem solchen Ausmaß befeuchtet, dass der aus
dem unteren Teil des Staubabscheiders ausgetragene Staub in der
Form einer Masse vorliegt, die keinen Staub erzeugt.
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Die
Zufuhr der Flüssigkeit
und die Staubentfernung können
durch ein separates Steuerelement 23 gesteuert werden,
das verbunden ist, um die oben erwähnten Ventile und den Kompressor
sowie das Sauggerät
im Staubabscheider zu steuern. Das Steuerelement ist am bevorzugtesten
durch einen Steuerleitungskanal 24 mit der tatsächlichen
Bohrsteuerausrüstung,
die an sich bekannt ist, verbunden, wobei das Steuerelement ein
Steuersignal durch den Steuerleitungskanal 24 empfängt, auf
der Grundlage dessen das Steuerelement 23 entweder Flüssigkeit,
die in die Spülluft,
wenn notwendig, oder in den Staubabscheider zuzuführen ist,
für die
Dauer der Staubentfernung steuert. Das Steuerelement 23 kann
angeordnet sein, um die Ausrüstung
auf verschiedene Weisen zu steuern. Z.B. kann die Steuerung auf
einem Schalten der Gesteinsbohrmaschine zu einer Rückkehrbewegung
oder auf irgendeinem anderen Signal oder Detektor beruhen, die eine
spezifische Bohrphase detektieren. Das Steuerelement 23 kann
auch in die tatsächliche
Bohrsteuerausrüstung
integriert sein, entweder als eine für diesen Zweck offensichtlich
gebildete Einheit oder durch Software implementiert, wenn die tatsächliche
Bohrsteuerausrüstung
ein Computer oder ein ähnliches Gerät ist.
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Die
in dieser Erfindung verwendete Flüssigkeit kann Wasser oder Wasser
sein, das mit einem geeigneten biologisch abbaubaren Bindemittel
vermischt ist, das vorzugsweise klebstoffähnlich ist und/oder die Oberflächenspannung
von Wasser verringert. Beispiele für diese umfassen Materialien
auf Lignin-Basis und Tallöl,
die beide natürliche
Substanzen sind, eine geeignete Wirkung bereitstellen und sich biologisch
abbauen. Die Verwendung von Material, wie z.B. diesem, liefert einen
weiteren Vorteil, dadurch dass der Staub, der auf den Boden fällt, von
ein paar Tagen bis zu selbst einigen Wochen gebunden und staubfrei
bleibt, was ausreichend lange staubfreie Arbeitsbedingungen gewährleistet,
um zu ermöglichen,
dass die Arbeiten beendet werden. Andere ähnliche Materialien können auch
verwendet werden, obwohl diejenigen, die in der Natur leicht verfügbar sind,
natürlich
die vorteilhaftesten für
die Umgebung sind. Außerdem
kann Material, das entsprechende biologische Abbaueigenschaften
aufweist und die Oberflächenspannung
von Wasser verringert, wenn es mit Wasser vermischt ist, auch verwendet
werden. Die Eigenschaften einer Verringerung der Oberflächenspannung
von Wasser und einer Bereitstellung einer klebstoffartigen Wirkung
können
in einem und demselben Material gefunden werden.
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Die
Zeitsteuerung der Staubentfernung und die Zufuhr der Flüssigkeit
in den Staubabscheider können
gemäß verschiedenen
Prinzipien ausgeführt werden,
vorausgesetzt, dass die grundlegende Idee der Erfindung damit übereinstimmt.
Es gibt unterschiedliche Alternativen zur Zeitsteuerung der Staubentfernung.
Der Staub kann von dem Staubabscheider immer nach einem zu Ende
geführten
Bohren eines Lochs, nach einer vorbestimmten Bohrzeit, nachdem eine
vorbestimmte Anzahl von Löchern
gebohrt worden ist usw. entfernt werden. Der Staub kann entweder
entfernt werden, wenn das Bohren unterbrochen wird, oder während der
Rückkehrbewegung
der Bohrmaschine oder bei irgendeiner anderen geeigneten Phase,
wo keine Spülluft
in das Bohrloch zugeführt
werden muss. Ein signifikanter und wesentlicher Aspekt bei der Entfernung
und dem Binden des Staubs ist, dass ungeachtet der Zeitsteuerung
des Staubentfernungsvorgangs im Hinblick auf die Bohrphasen die
Befeuchtungsflüssigkeit
im unteren Teil des Staubabscheiders nur in Verbindung mit der Staubentfernung
zugeführt
wird, wodurch ein ausreichendes Befeuchten des zu entfernenden Staubs
ermöglicht
wird, aber ein unnötiger
Mehrverbrauch von Wasser vermieden wird, der Kosten und Mehrarbeit hervorrufen
würde.
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Die
obige Beschreibung und die in Beziehung stehenden Zeichnungen beschreiben
die Erfindung nur als Beispiel, wobei die Erfindung keineswegs darauf
beschränkt
ist. Ein wesentlicher Aspekt besteht darin, dass Flüssigkeit
zusammen mit Spülluft
in das Bohrloch zugeführt
wird, um den Staub schon im voraus teilweise zu befeuchten, und
dass zusätzlich
mehr Flüssigkeit
in den Staubabscheider nur in Verbindung mit der Staubentfernung
zugeführt wird,
wobei die Flüssigkeit
vorzugsweise ein Material auf Lignin-Basis, Tallöl oder irgendein anderes biologisch
abbaubares Material, das klebstoffartige Eigenschaften aufweist,
und/oder diejenigen, die eine Oberflächenspannung verringern, enthält, was
ermöglicht,
dass der Staub von dem Staubabscheider in der Form von Teilchen,
die aneinander kleben, entfernt wird.